智能电表集中管理系统设计

智能电表集中管理系统设计内容摘要：

16 位定时器 /计数器，一个 6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 8 AT89S52 引脚功能简介 P0 口： P0口是一个 8位漏极开路的双向 I/O口。 作为输出口，每位能驱动 8个 TTL逻辑电平。 对 P0端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输 入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低 8位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。 在 flash编程时， P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， /计数 器 2的外部计数输入（ ）和时器 /计数器 2的触发输入（ ），具体如下表所示。 在 flash编程和校验时， P1口接收低 8位地址字节。 表 1 P1口引脚 的第二功能 引脚号 第二功能 T2（定时器 /计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器 /计数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用） P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2口输出 P2锁存器的内容。 在 flash编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3口亦作为 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。 表 2 P3口引脚的第二功能 引脚号 第二功能 RXD（串行输入） TXD（串行输出） INT0(外部 中断 0) INT1(外部中断 1) T0（定时器 0 外部输入） T1（定时器 1 外部输入） WR(外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器写选通 ) RST: 复位输入。 晶振工作时， RST脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。 看9 门狗计时完成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。 特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。 DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 ALE/PROG： 地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程 序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 在 flash编程时，此引脚（ PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。 然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH的 SFR的第 0位置“ 1”， ALE操作将无效。 这一位置“ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或MOVC指令时有效。 否则， ALE 将被微弱拉高。 这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH的 SFR的第 0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEN:外部程序存储器选通信号（ PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时， PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时， PSEN将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH的外部程序存储器读取指令， EA必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA应该接 VCC。 在 flash编程期间，EA也接收 12伏 VPP电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 VCC : 电源 GND: 地 AT89S52 的特殊功能 （ 1）双数据指针寄存器 为了更有利于访问内部和外部数据存储器，系统提供了两路 16位数据指针寄存器：位于 SFR中 82H~83H的 DP0和位于 84H～ 85。 特殊寄存器 AUXR1中 DPS＝ 0 选择 DP0； DPS=1 选择 DP1。 用户应该在访问数据指针寄存器前先初始化 DPS至合理的值。 表 3 AUXR1：辅助寄存器 1 AUXR1 地址： A2H 复位值： XXXXXXX0B 不可位寻址 — — — — — — — DPS 7 6 5 4 3 2 1 0 说明： — 预留扩展位 DPS 数据指针选择位 DPS＝ 0 选择 DPTR 寄存器 DP0L 和 DP0H DPS＝ 1 选择 DPTR 寄存器 DP1L 和 DP1H （ 2） 空闲模式 和 掉电模式 在空闲工作模式下， CPU 处于睡眠状态，而所有片上外部设备保持激活状态。 这种状态可以通过软件产生。 在这种状态下，片上 RAM和特殊功能寄存器的内容保持不变。 空闲模式可以被任一个中断或硬件复位终止。 由硬件复位终止空闲模式只需两个机器周期有效复位信号，在这种情况下，片上硬件禁止访问内部 RAM，而可以访问端口引脚。 空闲模 式被硬件复位终止后，为了防止预想不到的写端口，激活空闲模式的那一条指令的下一条指令不应该是写端口或外部存储器。 在掉电模式下，晶振停止工作，激活掉电模式的指令是最后一条执行指令。 片上 RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉电模式终止。 掉电模式可以通过硬件复位和外部中断退出。 复位重新定义了 SFR 的值，但不改变片上 RAM 的值。 在 VCC未恢复到正常工作电压时，硬件复位不能无效，并且应保持足够长的时间以使晶振重新工作和初始化。 10 表 4 空闲模式和掉电模式下的外部引脚状态 模式 程序存储器 ALE PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空闲 内部 1 1 数据 数据 数据 数据 空闲 外部 1 1 浮空 数据 地址 数据 掉电 内部 0 0 数据 数据 数据 数据 掉电 外部 0 0 浮空 数据 数据 数据 （ 3） 晶振特性 AT89S52 单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器， XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入、输出端。 石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。 从外部时钟源驱动器件的话， XTAL2 可以不接，而从 XTAL1 接入，如图 5 所示。 由于外部时钟信号经过 二分频触发后作为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。 图 （ 4） 内部振荡电路连接图 图 （ 5） 外部振荡电路连接图 石英晶振 C1,C2=30PF177。 10PF 陶瓷谐振器 C1,C2=40PF177。 10PF 时钟模块 DS1302主要 性能指标  实时时钟具有能计算 2100 年之前的秒 、 分 、 时 、 日 、 星期 、 月 、 年的能力 ， 还有闰年调整的能力  31 8 位暂存数据存储 RAM  串行 I/O 口方 式使得管脚数量最少  宽范围工作电压  工作电流 时 ,小于 300nA  读 /写时钟或 RAM 数据 有 单字节传送和多字节传送字符组 两种传送方式  8 脚 DIP 封装或可选的 8 脚 SOIC 封装根据表面装配 11  简单 3 线接口  与 TTL 兼容 Vcc=5V  可选工业级温度范围 40 +85  在 DS1202 基础上增加的特性 对 Vcc1 有可选的涓流充电能力 双电源管用于主电源和备份电源供应 备份电源管脚可由电池或大容量电容输入 附加的 7 字节暂存存 储器 DS1302 是 DALLAS 公司推出的 SPI 总线涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟 /日历和 31 字节静态 RAM ，通过简单的串行接口与单片机进行通信。 实时时钟 /日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用 24 或 12 小时格式。 DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线 RST 复位、 I/O 数据线、 SCLK串行时钟。 时钟 /RAM 的读 /写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信。 DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信 息时功率小于 1mW。 DS1302 的基本组成和工作原理 DS1302 的管脚排列及描述如右图 所示 (1)管脚描述 X1,X2 晶振管脚 GND 地 RST 复位脚 I/O 数据输入 /输出引脚 SCLK 串行时钟 Vcc1,Vcc2 电源供电管脚 (2)DS1302 内部寄存器 CH: 时钟停止位 寄存器 2 的第 7 位 12/24 小时标志 CH=0 振荡器工作允许 bit7=1,12 小时模式 CH=1 振荡器停止 bit7=0,24 小时模式 WP: 写保护位 寄存器 2 的第 5 位 :AM/PM 定义 WP=0 寄存器数据能够写入 AP=1 下午模式 WP=1 寄存器数据不能写入 AP=0 上午模式 TCS: 涓流充电选择 DS: 二极管选择位 TCS=1010 使能涓流充电 DS=01 选择一个二极管 TCS=其它 禁止涓流充电 DS=10 选择两个二极管 DS=00 或 11, 即使 TCS=1010, 充电功能也被禁止 （ 3） DS1302 命令控制字 命令字格式 12 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 RAM/ A4 A3 A2 A1 A0 RD/ （ a）时钟 /日历控制部分 （ b） RAM 控制部分 RAM 数据 0 地址 RAM 数据 1 地址 RAM 数据。